干渉 on ネットワーク入門講座

【第12回】電気信号とその天敵 ― データはどうやって伝わり、何に邪魔されるのか

Tue, 12 May 2026 00:00:00 +0000

結論

コンピューターネットワークでは、データは電気信号としてケーブルの中を旅しています。しかしその旅には障害が待ち受けています。距離で信号が弱まる**「減衰（げんすい）」、外からのノイズが信号を乱す「干渉（かんしょう）」、そして複数の信号がぶつかり合う「衝突（しょうとつ）」**です。今回はこの3つの障害が「何者なのか」を知ることをゴールにします。

はじめに

前回のおさらい

前回までのシリーズでは、複数のコンピューターがケーブルを「共有」するときに起こる問題と、それを解決する技術を学びました。

CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection）：送信前にケーブルの状態を確認し、衝突が起きたら検出してやり直すしくみ
スイッチングハブ：接続された機器をかしこく管理し、必要な相手にだけデータを届ける装置
スター型配線：中心に1台のハブを置き、そこから各コンピューターを個別につなぐ配線方式

これらはすべて「ケーブルを効率よく、正確に使うための工夫」でした。

今回のテーマ

ところで、そもそもデータはケーブルの中をどんな形で旅しているのか、気になりませんか？

スイッチングハブが「正しい相手に届ける」しくみはわかった。でも、その「届ける」という行為の中身はまだ見ていません。今回はその根本に立ち返り、電気信号とは何か、そして電気信号の前に立ちはだかる3つの障害を紹介します。

電気信号

データの正体は「0と1」

私たちがパソコンで送るメッセージも、画像も、動画も、コンピューターの中ではすべて0と1の組み合わせ（ビット）で表されています。そしてその0と1を、ケーブルを通じて相手に届けるために使われるのが電気信号です。

電気信号とは、電圧（でんあつ）の高い・低いで情報を表したものです。

電圧の状態	意味
電圧が高い（例：+5V）	「1」
電圧が低い（例：0V）	「0」

これをとても速く切り替えながら送ることで、「01001000…」というデータをケーブルの向こう側に届けています。

モールス信号で考えてみる

電気信号のイメージをつかむのに、モールス信号がとても参考になります。

モールス信号では、点（・）と線（―）の組み合わせで文字を表します。たとえば「SOS」であれば「・・・ ――― ・・・」です。コンピューターが使う電気信号も本質的には同じで、「電圧が高い・低い」という2種類のパターンを組み合わせて、データを表現しています。

コンピューターが違うのはそのスピードです。1秒間に何百万回・何億回もの切り替えを行う、超高速モールス信号の使い手だと思ってください。

「何を意味するか」はあらかじめ決めた約束事にのっとる

ここで大切なことがあります。モールス信号が機能するのは、送る側と受け取る側が、あらかじめ同じ「対応表」を持っているからです。「・・・ ――― ・・・」がSOSを意味すると知らなければ、点と線の羅列にしか見えません。

電気信号も同じです。「この並びの0と1が、この文字（データ）を意味する」という約束事を、送受信の前に両者で共有しておく必要があります。

このような「通信のための取り決め」のことを、**プロトコル（Protocol）**と呼びます。プロトコルとは「議定書・規約」という意味の英単語で、ネットワークの世界では「通信の約束事・ルール」を指します。プロトコルについては今後の回でじっくり取り上げますが、「電気信号だけでは不十分で、ルールがセットで必要なんだ」ということを、まず頭の片隅に置いておいてください。

電気信号でのやり取りの障害

電気信号は一見シンプルに見えますが、現実の世界には信号を弱めたり乱したりする「障害」が存在します。代表的なものが以下の3つです。それぞれ何者なのかをまず知っておきましょう。対処法については次回以降の記事でじっくり掘り下げます。

減衰（げんすい）― 信号は距離で弱くなる

電気信号はケーブルを進むにつれて、少しずつエネルギーが失われ、信号が弱まっていきます。これを**減衰（Attenuation・アテニュエーション）**と呼びます。

イメージ：遠くにいる友達への呼びかけ 近くにいる友達には小声でも伝わりますが、遠くなるほど声は届きにくくなります。電気信号も同じで、ケーブルが長くなればなるほど信号は途中でエネルギーを消耗し、届く頃には「小さな声」になってしまいます。

信号が弱くなりすぎると、受け取った側が「これは0？それとも1？」と正確に判断できなくなります。データの読み間違いが起きて、通信エラーになってしまうのです。

干渉（かんしょう）― 外からのノイズが信号を乱す

ケーブルの周囲には、電子レンジや蛍光灯、ほかのケーブルなど、電磁波（でんじは）を発するものがたくさんあります。それらが出す電磁波が、ケーブルの中を流れる電気信号に入り込み、信号を乱してしまいます。これを**干渉（Interference・インターフェアランス）またはノイズ（Noise）**と呼びます。

イメージ：にぎやかな部屋での会話 静かな部屋なら小声でも相手に届きますが、周りでみんなが話し出すと、声が雑音にかき消されてしまいます。電気信号における「雑音」が干渉です。本来「0」という信号を送ったはずなのに、ノイズが重なって「1」に見えてしまうようなことが起こります。

衝突（しょうとつ）― 信号どうしがぶつかる

同じケーブルを複数のコンピューターが共有しているとき、2台以上が同時にデータを送ると、電気信号どうしがぶつかり合ってしまいます。これが**衝突（Collision・コリジョン）**です。

イメージ：一本道での正面衝突 一本の細い路地を想像してください。右からも左からも同時に車が突っ込んできたら、道の真ん中でぶつかってしまいます。電気信号も同時に流れると互いに混ざり合い、どちらの信号も読めないぐちゃぐちゃな状態になってしまいます。

実はこの衝突こそ、前回まで学んできたCSMA/CDやスイッチングハブが解決しようとした問題そのものです。「なぜあの技術が必要だったのか」が、衝突という障害を知るとすっきり腑に落ちますね。

まとめ

今回はネットワークの「土台」とも言える電気信号と、その障害を紹介しました。

データは**電気信号（電圧の高低）**としてケーブルを伝わる
「信号の並びが何を意味するか」は、送受信の前に決めた**プロトコル（約束事）**にのっとる
電気信号には3つの障害がある
- 減衰（Attenuation）：距離とともに信号が弱まる
- 干渉（Interference）：外からのノイズで信号が乱れる
- 衝突（Collision）：複数の信号がぶつかって混ざり合う

それぞれの障害にどう立ち向かうのか、次回以降の記事でひとつずつじっくり解説していきます。お楽しみに！

【第14回】干渉・ノイズとツイストペアケーブル ― 信号を乱す見えない敵への対策

Tue, 12 May 2026 00:00:00 +0000

結論

電気信号は、外からの電磁波（でんじは）によって乱される「干渉（かんしょう）・ノイズ」という問題を抱えています。その対策として広く使われているのがツイストペアケーブルです。2本の電線をらせん状にねじり合わせる（ツイストする）というシンプルな構造で、ノイズの影響を巧みに打ち消しています。

はじめに

前回のおさらい

前回は、電気信号が弱まる「減衰」への対策としてリピーターとリピーターハブを学びました。

リピーター：弱まった信号を増幅して送り直す中継機器
リピーターハブ：リピーター機能を持ちつつ複数台を接続できるが、信号をすべてのポートに流すため衝突が起きやすいという限界がある

今回のテーマ

今回は3つの障害のうち**干渉（Interference）・ノイズ（Noise）**に向き合います。身の回りにあふれる電磁波が電気信号をどう乱すのか、そしてその対策としてLANケーブルがどんな工夫を持っているのかを見ていきます。

干渉・ノイズとは何か

身の回りは電磁波だらけ

電子レンジ、蛍光灯、スマートフォン、電源ケーブル――私たちの身の回りには、電磁波（Electromagnetic wave・エレクトロマグネティックウェーブ）を発するものがたくさんあります。

電磁波は目には見えませんが、ケーブルの中を流れる電気信号に入り込んで、信号を乱してしまいます。この現象を**干渉（Interference・インターフェアランス）またはノイズ（Noise）**と呼びます。

イメージ：にぎやかな部屋での会話 静かな部屋なら小声でも相手に届きますが、周りでみんなが話し出すと、声が雑音にかき消されてしまいます。電気信号における「雑音」が干渉・ノイズです。本来「0」という信号を送ったはずなのに、ノイズが重なって「1」に見えてしまうようなことが起こります。

なぜ問題になるのか

ノイズによって信号が化けると、受け取った側は「0」を「1」と読んだり、「1」を「0」と読んだりしてしまいます。送ったデータと違う内容として受信されてしまうのです。これが積み重なると、ファイルが壊れたり、通信が途切れたりといったトラブルにつながります。

ツイストペアケーブル

一般的なLANケーブルの正体

普段使っているLANケーブルを切断して断面を見ると、中に細い電線が8本入っています。そしてその8本の線が、2本ずつペアになってらせん状にねじり合わされています。

このねじり合わせた（Twist・ツイスト）一対（Pair・ペア）の電線、という意味で、この構造をツイストペア（Twisted Pair）、そのケーブルをツイストペアケーブルと呼びます。

なぜ8本？ 現在主流の通信方式では、4ペア（8本）を使うことで高速なデータのやり取りを実現しています。ペアの数や仕様によってカテゴリ（Category・カテゴリ）が分かれており、「Cat6」「Cat6A」といった表記をケーブルで見かけることがあります。

ねじり合わせるとなぜノイズに強くなるのか

ここがツイストペアケーブルの面白いところです。

ツイストペアでは、1本の電線で「+（プラス）の信号」を、もう1本で「−（マイナス）の信号」を、同じ内容を逆向きに送ります。受け取る側は2本の差（+と−の差）を読み取ることで、元の信号を復元します。

ここにノイズが入ったとき何が起こるかを考えてみましょう。ねじり合わせた2本の線は、ほぼ同じ方向からノイズを受けます。つまりノイズは2本に同じように乗ります。

受け取る側は「2本の差」を見るので、同じように乗ったノイズは差を取ると打ち消されてしまいます。ノイズが2本に平等に乗るからこそ、差を取ることでなかったことにできるのです。

イメージ：バランスのとれた天秤 天秤の左右の皿に、同じ重さのものを同時に乗せると、天秤は動きません。ツイストペアはこれと同じで、ノイズが2本に均等に乗ることで「差」として現れなくなります。

ツイスト（ねじり）の密度にも秘密がある

ペアをねじる間隔は、ケーブルのペアごとに微妙に変えてあります。これは、同じケーブルの中にある別のペアからの干渉（クロストーク（Crosstalk）：信号の漏れ）を防ぐための工夫です。ねじりの密度を変えることで、隣のペアと「たまたま同じタイミングで干渉し合う」状況を避けています。

さらに強力な対策：シールドケーブル

ツイストペア構造だけでは防ぎきれないほど強いノイズが多い環境では、ケーブル全体をアルミ箔（はく）や金属の編組（へんそ）で覆い、外からのノイズを物理的に遮断（しゃだん）する**シールド（Shield・遮へい）**を施したケーブルも使われます。

種類	正式名称	特徴
UTP	Unshielded Twisted Pair（アンシールデッドツイストペア）	シールドなし。一般的なLANケーブルはこちら
STP	Shielded Twisted Pair（シールデッドツイストペア）	シールドあり。ノイズが多い環境向け

一般的なオフィスや家庭ではUTPで十分ですが、工場など電磁波が多い環境ではSTPが選ばれることがあります。

まとめ

電磁波による干渉・ノイズは、電気信号を乱してデータ化けを引き起こす
その対策として、LANケーブルはツイストペア構造を採用している
2本の線にノイズが均等に乗るため、差を取ることでノイズを打ち消せる
さらに強力な対策として、金属で覆った**シールドケーブル（STP）**もある

次回は3つの障害の最後のひとつ、衝突（Collision）への対策として登場したスイッチングハブを深掘りします！